本文關鍵詞：大焓差蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器的研究

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【摘要】：在建筑節(jié)能中,蒸發(fā)冷卻技術越來越受到冷卻、空調(diào)、制冷行業(yè)的關注,提高蒸發(fā)冷卻裝置的換熱效率,對節(jié)能減排有重要意義。本課題提出了一種大焓差蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器。該裝置將蒸發(fā)式冷凝器與水冷冷凝器串聯(lián),制冷劑蒸汽冷凝區(qū)被分為高溫顯熱蒸發(fā)冷凝區(qū)與低溫潛熱水冷冷凝區(qū)。在蒸發(fā)冷凝區(qū)內(nèi),噴淋水和空氣與盤管內(nèi)高溫制冷劑蒸汽換熱,空氣被二次加熱,熱容量大,空氣進出口焓差增大。大焓差蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器,結構緊湊,換熱密度大,噴淋水循環(huán)水量小,是一種高效低耗的冷凝設備。大焓差蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器工作過程涉及氣液兩相流耦合的流動特性和傳熱傳質特性,流場復雜,需對其進行理論計算、實驗研究與數(shù)值模擬。首先,在熱質交換理論的基礎上,構建了蒸發(fā)冷卻器盤管區(qū)與填料區(qū)熱質交換數(shù)學模型。采用MATLAB編寫串聯(lián)盤管區(qū)與填料區(qū)的數(shù)學模型,預測不同工況下大焓差蒸發(fā)冷卻器的熱力性能。其次,通過搭建測試大焓差蒸發(fā)冷卻器熱工性能的試驗臺,進一步研究噴淋水密度與空氣流量對冷卻性能的影響,為數(shù)值模擬研究提供基礎的實驗數(shù)據(jù)。本文還采用FLUENT軟件,模擬大焓差蒸發(fā)冷卻器內(nèi)部的換熱過程,并分析了噴淋水與空氣傳熱機理。本文通過理論分析、數(shù)值模擬、與實驗測試,得到了以下結論：在固定風量條件下,增加噴淋水流量,噴淋水出口溫度先上升后趨于平緩,盤管內(nèi)流體溫度先下降后趨于平緩。當噴淋水密度在2.5 kg/(m2·s)～3.0kg/(m2·s)范圍內(nèi),空氣流量在2.0 kg/(m2·s)～2.8 kg/(m2·s)范圍內(nèi),蒸發(fā)冷卻器效果接近最優(yōu)。隨著噴淋水密度的增加,管外水膜換熱系數(shù)aw非線性增加,其趨勢趨于平緩。管外水膜換熱系數(shù)aw可擬合成變量為噴淋水密度的關系式：aw=302(Γ/d0)0.67。大焓差蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器噴淋水溫差大、流量小,比某廠家蒸發(fā)式冷凝器空氣進出口焓差提高約5%-23%,風系統(tǒng)輸送能耗降低2%-12%,制冷劑冷卻系統(tǒng)輸送能耗可降低1%-23%。本課題通過對大焓差蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器的研究,豐富了蒸發(fā)式冷卻器的理論與應用體系,為進一步研究蒸發(fā)式冷卻器的性能及冷卻系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設計提供了參考。
【關鍵詞】：蒸發(fā)冷卻 熱質交換 DPM模型 熱工性能 節(jié)能
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU83
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題研究背景及意義12
• 1.2 蒸發(fā)式冷卻器概念及分類12-13
• 1.3 冷卻塔概念及分類13-14
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4.1 冷卻塔研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4.2 蒸發(fā)冷卻技術研究現(xiàn)狀15-16
• 1.5 大焓差蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器的工作原理和特點16-19
• 1.5.1 蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器的工作原理17-18
• 1.5.2 蒸發(fā)冷卻水冷冷凝器的特點18-19
• 1.6 本課題的研究內(nèi)容19-20
• 第2章 理論分析及數(shù)學模型20-33
• 2.1 傳熱傳質理論分析20
• 2.2 模型物理描述20
• 2.3 盤管區(qū)數(shù)學模型建立及整理20-26
• 2.3.1 盤管區(qū)數(shù)學模型建立20-23
• 2.3.2 盤管區(qū)數(shù)學模型的求解23-24
• 2.3.3 盤管區(qū)數(shù)學模型各物性參數(shù)的確定24-26
• 2.4 填料區(qū)數(shù)學模型建立及整理26-30
• 2.4.1 填料區(qū)數(shù)學模型建立26-28
• 2.4.2 填料段數(shù)學模型求解28-29
• 2.4.3 填料區(qū)數(shù)學模型各物性參數(shù)確定29-30
• 2.5 MATLAB程序簡介30-32
• 2.5.1 輸入原始變量參數(shù)30
• 2.5.2 數(shù)學模型計算30-31
• 2.5.3 輸出計算結果31-32
• 2.6 本章小結32-33
• 第3章 試驗臺設計與實驗方案33-42
• 3.1 試驗臺系統(tǒng)簡介33
• 3.2 試驗臺運行流程33-34
• 3.3 試驗臺裝置設計34-35
• 3.3.1 試驗臺主體設計34
• 3.3.2 噴淋水配水設計34
• 3.3.3 換熱盤管設計34
• 3.3.4 淋水裝置設計34-35
• 3.3.5 通風系統(tǒng)設計35
• 3.3.6 循環(huán)噴淋水系統(tǒng)設計35
• 3.3.7 盤管內(nèi)熱流體循環(huán)系統(tǒng)設計35
• 3.4 實驗測試參數(shù)及儀表布置35-38
• 3.4.1 空氣側測試參數(shù)及儀表布置35-36
• 3.4.2 噴淋水側測試參數(shù)及儀表布置36
• 3.4.3 盤管內(nèi)熱流體測試參數(shù)及儀表布置36-38
• 3.5 測試參數(shù)調(diào)節(jié)38-39
• 3.6 實驗方案39-41
• 3.6.1 實驗目的39
• 3.6.2 實驗工況設計39
• 3.6.3 實驗操作及規(guī)程39-40
• 3.6.4 實驗誤差分析40-41
• 3.7 本章小結41-42
• 第4章 數(shù)值模擬計算方法及CFD模型42-54
• 4.1 FLUENT程序介紹42-43
• 4.1.1 計算流體力學42
• 4.1.2 離散相DPM模型42-43
• 4.1.3 多孔介質模型43
• 4.1.4 湍流模型43
• 4.1.5 FLUENT求解器及算法43
• 4.1.6 離散方法43
• 4.2 模型控制方程43-47
• 4.2.1 DPM連續(xù)相(空氣)控制方程43-44
• 4.2.2 DPM離散相(水滴)控制方程44-45
• 4.2.3 連續(xù)相與離散相耦合計算方程45-46
• 4.2.4 多孔介質模型控制方程46-47
• 4.3 大焓差蒸發(fā)冷卻器數(shù)值模型建立47-52
• 4.3.1 難點與解決方案47-48
• 4.3.2 網(wǎng)格劃分48-49
• 4.3.3 蒸發(fā)冷卻器數(shù)值模擬條件設置49-52
• 4.4 計算方法驗證52-53
• 4.5 本章小結53-54
• 第5章 結果及性能分析54-76
• 5.1 數(shù)值模擬計算結果54-57
• 5.2 可靠性驗證57-59
• 5.2.1 實驗可重復性驗證57-58
• 5.2.2 數(shù)學模型可靠性驗證58-59
• 5.3 管外水膜換熱系數(shù)59-62
• 5.4 換熱效果影響因素及運行參數(shù)優(yōu)化62-71
• 5.4.1 影響盤管內(nèi)熱流體溫度變化的因素及運行參數(shù)優(yōu)化63-66
• 5.4.2 影響噴淋水溫度變化的因素及運行參數(shù)優(yōu)化66-71
• 5.5 節(jié)能分析71-74
• 5.5.1 空氣系統(tǒng)輸送能耗71-72
• 5.5.2 冷卻系統(tǒng)輸送能耗72-74
• 5.6 本章小結74-76
• 結論與展望76-78
• 致謝78-79
• 參考文獻79-82
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及參加的科研項目82

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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本文編號：965931